gis软件应用实验指导书

GIS软件应用实验指导书规划与生态学院2010年9月目录实验一、使用ARCMAP浏览地理数据1一、实验目的1二、实验准备1三、实验步骤及方法3第1步启动ARCMAP3第2步检查要素图层5第3步显示其它图层6第4步查询地理要素7第5步检查其它属性信息9第6步设置并显示地图提示信息11第7步根据要素属性设置图层渲染样式14第8步根据属性选择要素18第9步使用空间关系选择地理要素20第10步退出ARCMAP22四、实验报告要求23实验二、空间数据库管理及属性编辑24一、实验目的24二、实验准备24三、实验内容及步骤25第1步启动ARCCATALOG打开一个地理数据库25第2步预览地理数据库中的要素类26第3步创建缩图，并查看元数据28第4步创建个人地理数据库PERSONALGEODATABASEPGD29第5步拖放数据到ARCMAP中37第6步编辑属性数据及进行1M的空间查询38第7步导入GPS数据，生成图层40四、实验报告要求44实验三、影像配准及矢量化46一、实验目的46二、实验准备46三、实验内容及步骤46第1步地形图的配准加载数据和影像配准工具46第2步输入控制点47第3步设定数据框的属性49第4步矫正并重采样栅格生成新的栅格文件52第5步分层矢量化在ARCCATALOG中创建一个线要素图层53第6步从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中58第7步根据GPS观测点数据配准影像并矢量化的步骤59四、实验报告及要求65实验四、空间数据处理66一、实验目的66二、实验准备66三、实验内容及步骤68空间数据处理68第1步裁剪要素68第3步要素融合71第4步图层合并72第5步图层相交74定义地图投影75第6步定义投影75第7步投影变换地理坐标系北京1954坐标系转换西安80坐标系76四、实验报告要求77实验五、空间分析基本操作79一、实验目的79二、实验准备79三、实验内容及步骤80空间分析模块801了解栅格数据812用任意多边形剪切栅格数据矢量数据转换为栅格数据833栅格重分类RASTERRECLASSIFY864栅格计算查询符合条件的栅格RASTERCALCULATOR875面积制表（TABULATEAREA）886分区统计ZONALSTATISTIC907缓冲区分析BUFFER928空间关系查询959采样数据的空间内插INTERPOLATE9610栅格单元统计（CELLSTATISTIC）10011邻域统计（NEIGHBORHOOD）102四、实验报告要求104参考文献105实验一、使用ARCMAP浏览地理数据一、实验目的1了解地理数据是如何进行组织及基于“图层”进行显示的。2认识ARCMAP图形用户界面。3通过浏览与地理要素关联的数据表，你可以了解地理数据是如何与其属性信息进行连接的。4掌握GIS两中基本查询操作，加深对其实现原理的理解。5初步了解设置图层显示方式图例的使用。二、实验准备软件准备确保你的计算机中已经正确安装了ARCGISDESKTOP9X软件ARCVIEW,ARCEDITOR,或ARCINFO如果不确定,请与你的指导老师协商。实验数据REDLANDS市土地利用及街区矢量数据，下载地址HTTP/WWWGEOSPATIALNET/CSK/ARCGIS/（EX1RAR）预备知识理解GIS的三种角度1GIS就是空间数据库GIS是一个包含了用于表达通用GIS数据模型（要素、栅格、拓扑、网络等等）的数据集的空间数据库。2GIS就是地图从空间可视化的角度看GIS是一套智能地图，同时也是用于显示地表上的要素和要素间关系的视图。底层的地理信息可以用各种地图的方式进行表达，而这些表现方式可以被构建成“数据库的窗口”，来支持查询、分析和信息编辑。3GIS是空间数据处理分析工具集从空间处理的角度看，GIS是一套用来从现有的数据集获取新数据集的信息转换工具。这些空间处理功能从已有数据集提取信息，然后进行分析，最终将结果导入到数据集中。这三种观点在ESRIARCGISDESKTOP中分别用ARCCATALOG（GIS是一套地理数据集的观点）、ARCMAP（GIS是一幅智能的地图）和ARCTOOLBOX（GIS是一套空间处理工具）来表达。这三部分是组成一个完整GIS的关键内容，并被用于所有GIS应用中的各个层面。ARCMAP是ARCGISDESKTOP中一个主要的应用程序，具有基于地图的所有功能，包括制图、地图分析和编辑。主要原理查询数据两种最基本的查询根据位置查询要素属性或通过属性来查询要素的功能是每个桌面GIS软件必须提供的功能。查询，通常是通过语句或表达式来定义的，用以在从地图上及数据库中选择要素。最普通的GIS查询就是确定在指定的位置有什么。在这类查询中，用户知道他感兴趣的要素的位置，但是想进一步了解与之相关的特征。在GIS中，这是很容易实现的，因为地图显示区中的地理要素与它们的属性是描述性的特征相互关联的，属性信息是存储在数据库中的。在GIS中，你可以在地图上点击一个要素来查看数据库中与之相关联的属性。另一类型的GIS查询是确定符合给定条件的要素它的位置在哪里。在这种情况下，用户知道要素的重要特征，他想要找出具有这些特征的那些要素的具体位置。假定你想查找人口数大于2000万的内陆国家。你应该使用这个限定条件创建一个查询表达式。一旦GIS找到符合查询限定条件的要素，将会在地图上高亮显示这些要素。三、实验步骤及方法第1步启动ARCMAP启动ARCMAP。执行菜单命令开始所有程序ARCGISARCMAP当出现ARCMAP对话框时,点击“一个新的空地图“单选按钮，然后点击OK确定。你现在将可以看到ARCMAP的操作界面如果你的ARCMAP界面与上面的图看起来不一样，也不用在意，这不会对练习的结果产生影响。当你在ARCMAP中进行各种操作时，你的操作对象是一个地图文档。一个地图文档可以包含多个数据框架，根据数据集依次形成数据框架。一个地图文档是存储在扩展名为MXD文件中。第2步检查要素图层执行菜单命令FILEOPEN浏览到包含有你下载的练习数据的文件夹比如DARCGISEXEX1然后点击REDLANDSMXD点击OPEN按钮。打开地图文档REDLANDS后,你会看到加州REDLANDS市的地图。地图显示以图层表示的几种地理要素。一个图层表示某种专题信息。在ARCMAP窗口的左边区域称为图层控制面板（TOC），它显示的是图层列表。窗口的右边区域显示的是图层控制面板中各图层的图形内容。例如,所有油炸圈饼店是点要素以房屋符号表示且被组合成名为DONUTSHOPS图层。名为LANDUSE的图层表示REDLANDS市土地利用现状，在这个图层中，根据多边形的地类将其组合成不同类型的土地利用多边形。第3步显示其它图层在地图中显示其它图层，铁路、街道、及ESRI的位置。选中RAILROADS图层旁边的检查框REDLANDS市的铁路就会显示在图中。现在，选中STREETS旁边的检查框就可以显示REDLANDS市的街道。注意图层ESRI没有被显示。稍后，你将学习如何显示它。第4步查询地理要素在ARCMAP中，通过在地图显示区点击某个要素你就可以查询其属性，了解它是什么东西。首先，你应放大地图，这样你更清楚地查看单个的要素。你可以使用一个先前创建的书签，这个书签存储着包含ESRI和附近街道的地理区域。执行菜单命令“视图”VIEW“书签”BOOKMARKS“ESRI”当前显示区就被调整到书签ESRI所定义的区域。注意到，现在所有街道根据其名称显示了标注信息，你可以很容易找到ESRI所处的位置。地图文档的创建已决定了街道及ESRI的标注信息只在某个特定的比例尺范围才显示出来，在这个比例尺下它们可以很容易地找到。在“工具”TOOLS工具栏上，点击查询按钮。如果看不到“工具”TOOLS工具栏，在菜单“帮助”HELP的右边的菜单栏上点击右键，然后点击“工具”（TOOLS）选项。在表示纽约街道（名为NEWYORK）的线要素上点击就在街道名左边的红色线段。查询结果窗口打开并显示数据库中名为NEWYORK的街道的所有属性。你可能需要将查询结果窗口放大，才能看到所有的属性。你可以“闪烁显示“被查询的要素以观察它在地图中所处的区域。为方便查看，将查询结果窗口移到不碍眼的位置，这样你可以同时看到这个要素在地图上的位置。查询结果窗口的左边，点击NEWYORK街道的名称，这时，可以观察到这个要素在地图中“闪现”。从“图层”下拉列表框中选择“所有图层”，然后在在图上再次点击代表“NEWYORK”的那条街道。查询结果窗口现在包含了“LANDUSE”图层中与选中的街道相交的地块。在查询结果窗口的左边区域，点LANDUSE左边的加号,然后点击第一个要素可能会列出不只一个要素。这样，选定地块的所有属性都会显示出来。通过在显示区内点击，可以继续查询其它的要素。点击“查询结果窗口”右上角的“X“结束查询。第5步检查其它属性信息在你浏览显示在图层列表（TOC）中某些图层的属性信息之前，你要重置ARCMAP地图文档的显示区域为原来的显示区域。地图显示区域可以通过地图书签来定义。地图书签是为了防止地图显示变得混乱，可以通过书签恢复到原来的显示区域和显示风格。执行菜单命令“视图”“书签”“ORIGINAL”。地图显示区将显示这些图层DONUTSHOPS,RAILROADS,STREETS,及LANDUSE在图层列表（TOC）中，选中RAILROADS然后点击右键执行“打开属性表”命令。这时会显示与“RAILROADS”图层相关的属性表窗口。这个表中的每一行是一个记录，每个记录表示“RAILROADS”图层中的一个要素。请注意图层中要素的数目也就是数据表中记录的个数被显示在属性表窗口的底部，在这个例子中，有11个记录，其中有一个记录被选中。稍后，你将了解如何选中记录。向右拖动滚动条查看其它的属性。完成后，请关闭属性表窗口。同样的方法，查看图层DONUTSHOPS的属性表。关闭属性表最后，打开图层LANDUSE的属性表。注意到每个要素记录有一个属性字段LU_ABV，它是记录的是地类代码土地类型的缩写。在地图中，就是根据这个属性字段的值来确定每个地块的渲染方式的。完成后关闭属性表。第6步设置并显示地图提示信息地图提示以文本方式显示某个要素的某一属性，当你保持将鼠标放在某个要素之上时，将会显示地图提示。使用地图提示是获取指定要素属性信息比较简单的一种方式。将鼠标指针停留在代表圈饼点位置的一个符号的中心位置，可以显示圈饼点的名称。你可以在图层属性对话框中设置，地图提示信息来自于数据表中的哪一个字段。在图层列表中TOC,右键点击图层DONUTSHOPS的名字，然后点击“属性”命令。在出现的属性对话框中，点击“字段”选项页。通过设置主显示字段来设定地图提示信息的对应字段。你可以指定任一个属性字段作为地图提示字段。默认情况下，ARCGIS使用字段“NAME”作为地图提示字段。你可以改变为其它的字段。在主显示字段下拉列表框中，选中字段ADDRESS。点击OK按钮关闭图层属性对话框。将鼠标保持在图层DONUTSHOPS中的任意一个要素之上。这个要素的“ADDRESS”就为作为地图提示信息显示出来。第7步根据要素属性设置图层渲染样式现在，图层STREETS是以单一符号进行渲染，每个要素都是同一种符号。你可以根据要素的属性来设置不同的渲染方式。首先，在图层列表TOC中反选LANDUSE边上的检查框（将去掉），从而关闭图层LANDUSE的显示。然后右键点击图层STREETS，点“属性”菜单命令。在出现的图层属性对话框中，点击“符号”选项页。在对话框的左边区域，有地图渲染方式列表。点击“类别”，依次点击“唯一值”。在“值字段”下的下拉列表中，选择字段“CLASS”。点击按钮“添加全部值”。点击按钮“应用”APPLY，先不要击点“确定”，移动图层属性对话框到不碍眼的位置，这样你就可以看到地图的显示发生了变化。现在，图层STREETS就以会根据属性字段CLASS的取值不同而采用不同的符号表示。在图层属性对话框中的渲染方式列表中，点“要素”，然后点“确定”按钮，恢复原先的渲染方式和显示风格。第8步根据属性选择要素有时，你可能需要显示满足特定条件的哪些要素。在这一步中，你将要选择及定位第10号州际公路。在图层列表TOC中，反选图层RAILROADS边上的检查框，关闭这个图层。因为下面的操作不需要显示这个图层。执行菜单命令。在属性选择对话框中，你可以构造一个查询条件。通过构造表达式SELECTFROMSTREETWHERE”STR_NAME”I10”,可以从数据库中找出第10号州际公路。选中的要素将会在属性表及地图中高亮显示。具体操作如下在图层下拉列表中，选择STREETS。在方法下拉列表中，确定“创建一个新的选择集”被选中。在字段列表中，调整滚动条，双击“STR_NAME”。然后，点击“”按钮。再点击“得到唯一值”按钮，在唯一值列表框中，找到“I10”后双击。点击“应用”按钮。将“属性选择”对话框移到不碍眼的益，这样，你将可以方便地看到地图显示效果。注意在地图显示区中属性为“I10”的第10号州际公路被高亮显示。选中的这些线段是第10号州际公路的组成部分。关闭“属性选择对话框”。第9步使用空间关系选择地理要素现在你将选择处于距10号州际公路1000米范围内的所有油炸圈饼店，这样如果你开车从帕姆斯普林到洛杉矶，饥肠辘辘时就可以很快找到歇脚的地方，可以美餐一顿。执行菜单命令“选择”“通过位置选择”。在“位置选择”对话框中，对过选择操作，形成如下的一个表达式，“我想要从图层DONUTSHOPS中选择要素，这些要素位于距图层STREET中被选中的要素1000米的区域内”。选中检查框“对要素进行缓冲区操作”，缓冲距离设为1000米。点“应用”按钮，点“关闭”按钮。这时，在地图显示区中，处于沿10号州际公路1000米缓冲区范围内的油炸圈饼点就会被高亮显示。在图层列表TOC中，右键点击图层DONUTSHOPS，然后点“打开属性表”命令。图层DONUTSHOPS中被显中的哪些要素就被高亮显示出来。关闭属性表。上面的操作是通过空间分析实现的。在以后的课程中，你将会学会更多的更深入的空间分析功能的使用。第10步退出ARCMAP执行菜单命令FILEEXIT关闭ARCMAP。点击NO，如果系统提示保存修改SAVECHANGES。四、实验报告要求做出书面报告，包括原理、过程和结果。具体内容如下1学习本实验预备知识相关材料，结合GIS原理总结ARCGISDESKTOP主要特点。2GIS中两种基本查询的原理是什么3回答如下问题A在ARCMAP中,打开REDLANDSMXD。街道名称为“NEWYORK”的是什么类型的道路LOCALSTREET（本地街道）MINORSTREET（次要街道）INTERSTATE（州际道路）MAJORSTREET（主要街道）B在ARCMAP中,打开REDLANDSMXD。在RAILROADS图层中有多少条铁路线实验二、空间数据库管理及属性编辑一、实验目的1利用ARCCATALOG管理地理空间数据库，理解PERSONALGEODATABSE空间数据库模型的有关概念。2掌握在ARCMAP中编辑属性数据的基本操作。3掌握根据GPS数据文件生成矢量图层的方法和过程。4理解图层属性表间的连接JOIN或关联LINK关系。二、实验准备预备知识ARCCATALOG用于组织和管理所有GIS数据。它包含一组工具用于浏览和查找地理数据、记录和浏览元数据、快速显示数据集及为地理数据定义数据结构。ARCCATALOG应用模块帮助你组织和管理你所有的GIS信息，比如地图，数据集，模型，元数据，服务等。它包括了下面的工具浏览和查找地理信息。记录、查看和管理元数据。创建、编辑图层和数据库导入和导出GEODATABASE结构和设计。在局域网和广域网上搜索和查找的GIS数据。管理ARCGISSERVER。ARCGIS具有表达要素、栅格等空间信息的高级地理数据模型，ARCGIS支持基于文件和DBMS数据库管理系统的两种数据模型。基于文件的数据模型包括COVERAGE、SHAPE文件、GRIDS、影像、不规则三角网TIN等GIS数据集。GEODATABASE数据模型实现矢量数据和栅格数据的一体化存储，有两种格式，一种是基于ACCESS文件的格式称为PERSONALGEODATABASE，另一种是基于ORACLE或SQLSERVER等RDBMS关系数据库管理系统的数据模型。GEODATABASE是GEOGRAPHICDATABASE的简写，GEODATABASE是一种采用标准关系数据库技术来表现地理信息的数据模型。GEODATABASE是ARCGIS软件中最主要的数据库模型。GEODATABASE支持在标准的数据库管理系统（DBMS）表中存储和管理地理信息。在GEODATABASE数据库模型中，可以将图形数据和属性数据同时存储在一个数据表中，每一个图层对应这样一个数据表。GEODATABASE可以表达复杂的地理要素（如，河流网络、电线杆等）。比如水系可以同时表示线状和面状的水系。基本概念要素数据集、要素类数据准备数据文件NATIONALMDB，GPSTXT（GPS野外采集数据），请从课程相关网站下载。软件准备ARCGISDESKTOP9XARCCATALOG三、实验内容及步骤第1步启动ARCCATALOG打开一个地理数据库当ARCCATALOG打开后，点击,按钮（连接到文件夹）建立到包含练习数据的连接（比如“EARCGISEXEC2”）,在ARCCATALOG窗口左边的目录树中,点击上面创建的文件夹的连接图标旁的号，双击个人空间数据库NATIONALMDB。打开它。在NATIONALMDB中包含有2个要素数据集、1个关系类和1个属性表第2步预览地理数据库中的要素类在ARCCATALOG窗口右边的数据显示区内，点击“预览”选项页切换到“预览”视图界面。在目录树中，双击数据集要素集“WORLDCONTAINER”，点击要素类“COUNTRIES94”激活它。在此窗口的下方，“预览”下拉列表中，选择“表格”。现在，你可以看到COUNTRIES94的属性表。查看它的属性字段信息。花几分钟，以同样的方法查看一下NATIONALMDB地理数据库中的其它数据。第3步创建缩图，并查看元数据在目录树中，选择地理数据库NATIONAL中的要素类COUNTRIES94，切换到“预览视图”，点击工具栏上的放大按钮，将图层放大到一定区域，然后再点，生成并更新缩略图。这时，切换到“内容”视图界面下，并在目录树中选择要素集“WORLDCONTAINER”，数据查看方式更改为“缩略图方式”。注意，此时，要素类“COUNTRIES94”的缩图图是不是发生了改变点击“元数据”选项页，查看当前要素类的元数据，了解当前要素类是采用什么坐标系，都有哪些属性字段，字段的类型等信息。在元数据工具栏中，从样式表中选择不同的样式，可以看到，元数据显示的格式发生了变化。点击元数据导出按钮，可以将元数据导出为多种格式，这里我们选择为“HTML”格式，确定后，元数据将被保存在指定路径下的HTM文件中，从资源管理器中，打开这个HTM文件，查看导出后的元数据信息。第4步创建个人地理数据库PERSONALGEODATABASEPGD在PGD数据库中创建属性表然后录入数据。在创建的地理数据库之间要完成数据库的概念设计，每一个图层对应一个数据表，在ARCCATALOG中“要素类”（FEATURECLASS）的概念与之对应。可以将多个要素类组织成为一个“要素集”（FEATUREDATASET），在同一个要素集中的要素类都具有相同的地理参考（坐标系相同）。在ARCCATALOG的目录树中，定位到E盘，右键点击这E盘，在出现的菜单中，选择新建文件夹，文件夹名称改为MYGEODB。右键选中这个文件夹，在出现的菜单中，点击新建个人GEODATABASE，这时会创建一个名称为“新建个人GEODATABASEMDB”的数据库文件，将之改名为“YUNNAN”。右键点击数据库文件“YUNANMDB”,在出现的菜单中，选择导入要素类MULTIPLE,在出现的对话框中，打开要导入要素云南县界PRJSHP/云南县城PRJSHP/云南道路PRJSHP这些文件在EXECE2文件夹下，按住SHIFT键并点击鼠标可同时选择多个SHAPE文件确定后可以看到这三个图层已经被导入到数据库YUNANMDB中右键点击数据库文件“YUNANMDB”,在出现的菜单中，选择新建要素集在出现的对话框中输入要素集的名称、点击按钮“编辑”为其指定一个坐标系在这里，我们设定坐标系为GCS_WGS_1984（即GEOGRAPHICCOORDINATESYSTEMWORLDWGS1984PRJ），这是一种被GPS采用的地理坐标系。右键点击新建的要素集KUNMING，在出现的菜单中选择新建要素类，在出现的对话框中输入要素类的名称公交站点，点击,再次点击按钮。在出现的对框中选择“SHAPE”字段，修改字段的几何类型为“点”（表示此要素类中将要存储的要素类型是点要素，我们准备用来存储公交站点）注意要素类的空间参考也被默认地设置为GCS_WGS_1984，与要素集中指定的坐标系相同。在出当前的对话框中，我们新加两个字段“站点名称”、“公交站点编号”，数据类型都设置为“TEXT”点击“完成”按钮。这样我们就完成了要素类的定义。可以将这个要素类（图层）加入的ARCMAP中，进行数字化的工作，从背景地图中提取公交站点的位置。新建数据表右键点击地理数据库YUNNANMDB，在出现的菜单中，选择新建表，输入表名称公交线路，点,再次点，在对话框中，新添加两个字段“公交站点编号”、“公交线路”（数据类型都设为TEXT）点击“完成”，结束属性表的定义。创建公交站点到公交线路一对多的关系（1M）右键选择地理数据库YUNNANMDB，在出现的菜单中选择，对以下内容进行设定，其它设置接受默认选项即可。指定源表和目标表选择关系类型为一对多关系，这样可以建立公交站点到公交线路一对多的关系，因为经过一个公交站点的公交线路有多条，这样，在我们从公交站点分布图是查询某个公交站点时就可以查询经过这个站点的所有公交线。设定主键和外键点击下一步，直到完成关系类的定义。以上步骤完成后，ARCCATALOG中就可以看到，在地理数据库YUNANAMDB中，有一个要素集（KUNMING），其中包含一个要素类公交站点、一个数据表（公交线路）、一个关系类（公交站及公交线1M）第5步拖放数据到ARCMAP中启动ARCMAP，新建一个空的地图文档，通过拖放的方式添加上面所创建的数据到ARCMAP中在ARCCATALOG中，点击“内容”选项页，在目录树中，点击地理数据库YUNNANMDB，将要素类“公交站点”及属性数据表“公交线路”拖放到ARCMAP中。关闭ARCCATALOG，激活ARCMAP窗口。第6步编辑属性数据及进行1M的空间查询为了让大家了解属性编辑的过程，我们需要在要素类公交站点中添加3个公交站点。（这只作演示使用，实际的数字化过程还需要加载经过配准后的扫描地图作为背景）。首先，在工具栏显示区的空白处点击右键，在出现的菜单在选中“编辑器”，从而打开编辑器工具栏。在编辑器工具栏中，点击“编辑器”下拉菜单，选择“开始编辑”命令。按下按钮，在地图显区内随意地添加3个公交站点。在图层列表控制面板（TOC）中，右键选择图层“公交站点”，在出现的菜单中，选择“打开属性表”命令，将显示公交站点的属性编辑窗口，在其中输入站点名称和公交站点编号。字段OBJECTID是关键字段，是自动生成的不需要输入。在图层列表控件面板（TOC）中，点击“数据源”选项页，切换到数据源视图下，右键选择属性表“公交线路”，在出现的菜单中，选择“打开”命令，将会显示“公交线路”的属性编辑窗口。按下图所示输入几条公交线路（公交站点编号、公交线路）。点击“编辑器”工具栏中的“编辑器”下拉菜单，选择“停止编辑”命令，将以上所作的编辑结果保存。点击属性查询按钮，查询地图显示区中任意公交站点的属性，可以看到经过公交站“云南大学”的公交线路有3条，可进一步查询每条公交线路的详细数据。第7步导入GPS数据，生成图层各类手持GPS接收机采集到的数据可以通过相关软件（比如MAPSOURCE等）导入到ARCMAP中。GPS数据文件启动ARCMAP，切换到数据源视图。点击按钮添加GPS数据，选择对应的GPS数据文件可以是TXT格式、DBASE等格式，这里GPS数据文件为澜沧江GPSTXT选中要添加的GPS数据文件根据GPS数据生成图层执行菜单命令工具添加XY数据，在“添加XY数据”窗口中，选择已添加的XY数据表，指定X坐标字段（东经）和Y坐标字段（北纬），按“编辑”按钮，选择坐标系统。一般GPS系统采用的坐标系统为WGS_1984。确定后，在地图显示区域中，就会根据GPS数据文件中采集的坐标信息创建点状的事件图层。在图层控制面板（TOC）中，右键选中根据GPS数据文件生成的事件图层。在出现的菜单中，执行数据导出数据命令在导出数据对话框中，指定要导出的文件名称及存储位置。这样就完成了由GPS数据文件生成图层的过程。四、实验报告要求实验报告应包括以下内容1阐述基本原理和概念要素类、要素数据集2GEODATABSE空间数据库模型的特点。31M空间查询的实现原理及应用实例。4比较连接JOIN和关联LINK关系的区别和应用。实验三、影像配准及矢量化一、实验目的1利用影像配准GEOREFERENCING工具进行影像数据的地理配准2编辑器的使用（点要素、线要素、多边形要素的数字化）。3熟悉GRAMINGPS手持机的基本使用方法。注意在基于ARCMAP的操作过程中请注意保存地图文档。二、实验准备数据昆明市西山区普吉地形图110000地形图700111TIF，昆明市旅游休闲图JPG扫描图，请从课程网站下载。在开始本实验之前，将同学分成35个小组，每个小组从实验室借出一部GARMINGPS手持机，利用课外时间在昆明市范围内采集20个GPS点，并在自行购买和昆明市旅游休闲图上做好标记。数据采集回来后用MAPSOURCE软件通过数据线将数据从GPS手持机中导入到计算机并存储为GPSTXT文件以备使用。在借到GPS手持机后，请在老师指导下认真阅读GPS手持机的说明书，掌握基本操作方法。使用完毕后请归还实验室。外出采集数据时请遵守指导老师宣布的安全注意事项。软件准备MAPSOURCEGRAMINGPS手持机数据导入软件ARCGISDESKTOPARCMAP三、实验内容及步骤第1步地形图的配准加载数据和影像配准工具所有图件扫描后都必须经过扫描配准，对扫描后的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。打开ARCMAP，添加“影像配准”工具栏。把需要进行配准的影像700111TIF增加到ARCMAP中，会发现“影像配准”工具栏中的工具被激活。第2步输入控制点在配准中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们可以得到一些控件点公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。在”影像配准”工具栏上，点击“添加控制点”按钮。使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际的坐标位置，如下图所示用相同的方法，在影像上增加多个控制点（大于7个），输入它们的实际坐标。点击“影像配准”工具栏上的“查看链接表”按钮。注意在连接表对话框中点击“保存”按钮，可以将当前的控制点保存为磁盘上的文件，以备使用。检查控制点的残差和RMS，删除残差特别大的控制点并重新选取控制点。转换方式设定为“二次多项式”第3步设定数据框的属性增加所有控制点，并检查均方差（RMS）后，在”影像配准”菜单下，点击“更新显示”。执行菜单命令“视图”“数据框属性”，设定数据框属性在“常规”选项页中，将地图显示单位设置为“米”在“坐标系统”选项页中，设定数据框的坐标系统为“XIAN_1980_DEGREE_GK_CM_102E”（西安80投影坐标系，3度分带，东经102度中央经线），与扫描地图的坐标系一致更新后，就变成真实的坐标。第4步矫正并重采样栅格生成新的栅格文件在”影像配准”菜单下，点击“矫正”，对配准的影像根据设定的变换公式重新采样，另存为一个新的影像文件。加载重新采样后得到的栅格文件，并将原始的栅格文件从数据框中删除。后面我们的数字化工作是对这个配准和重新采样后的影像进行操作的。通过上面的操作我们的数据已经完成了配准工作，下面我们将使用这些配准后的影像进行分层矢量化。第5步分层矢量化在ARCCATALOG中创建一个线要素图层该数据采用的是西安80坐标系统、3度分带1打开ARCCATALOG在指定目录下，鼠标右击，在“新建”中，选择“个人GEODATABASE”。并修改该GEODATABASE数据库的名称（例如TEST3MDB）。2下面将为该GEODATABASE创建新的要素类，首先创建一个“等高线”要素类来存储等高线要素。在ARCCATALOG中，鼠标右击TEST3这个个人GEODATABASE,在“新建”中选择“要素类”3输入创建的要素类的名称“等高线”，点击下一步。4点击下一步。下面将是我们创建新的要素类的关键，为我们的数据定义坐标系统，空间范围，存储要素类型。以及可以在这增加属性字段。5点击SHAPE字段。在对话框中将显示详细的选项，我们首先点击“几何类型”，并将要素类型选择为我们需要的类型（我们现在要创建等高线这个要素类，所以应该选择线）6点击“空间参考”选项后面的按钮，在“空间参考属性”对话框中的“坐标系”选项页下，将选择合适的坐标系统，点击“选择”按钮。在PROJECTEDCOORDINATESYSTEMS目录下，选择GAUSSKRUGERXIAN1980XIAN_1980_DEGREE_GK_CM_102EPRJ。点击增加，现在这些坐标系统信息应该如下图所示7再点击“X/Y域”选项页，在该选项页下为我们的数据定义存储的空间范围。该空间范围需要认真考虑，不仅要考虑你当前的纸制地图的空间范围，还要考虑到将来工作中还会出现的最大的空间范围。为确定这个区域XY（最小值），XY最大值，可以切换到ARCMAP中，点击“绘制”工具栏上的“矩形框”按钮，在地图显示区中画一个矩形，使区在更大范围内包含已配准的栅格地图。右键选中这个矩形框，设置“属性”，将填充色设置为“无”，可得到如下的效果在矩形框属性的“大小和位置”选项页中，可获取矩形框左下角和右上角的坐标（X,Y）,将这里获取的X,Y值分别填入到上面“空间参考属性”对话框的“X/Y域”选项页“最小X”、“最小Y”、“最大X”、“最大Y”输入框中通过上面的操作我们为创建的要素类定义了正确的坐标系统和空间范围。8下面我们将为该数据创建新的属性字段。“高程”，类型设置为“FLOAT”用来存储等高线的高程值。9点击完成这样，我们就创建了一个线状的要素类。第6步从已配准的地图上提取等高线并保存到上面创建的要素类中1切换到ARCMAP中，将新建的线要素图层，加载到包含已配准地形图的数据框中，保存地图文档为EX3MXD2打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开始编辑命令”，并选择前面创建的“等高线”要素类。确认编辑器中任务为新建要素，目标为等高线，设置图层等高线的显示符号为红色，并设置为合适的宽度。3将地图放大到合适的比例下，从中跟踪一条等高线并根据高程点判读其高程，输入该条等高线的高程。4进一步练习线要素的其它操作，比如线段的合并、分割、编辑顶点等操作5可参照以上步骤，从地图中提出多边形要素（比如居民地），并进一步熟悉多边形要素编辑的相关操作。第7步根据GPS观测点数据配准影像并矢量化的步骤数据扫描地图昆明市旅游休闲地图（YNKMJPG）、GARMIN手持GPS野外采集数据（GPSDATADBF）GCS_WGS_1984地理坐标系1打开ARCMAP，添加扫描地图YNKMJPG，打开“影像配准”工具栏（在ARCMAP的工具栏的空白区域点击鼠标右键，然后选择“影像配准”）（2）参考练习2中最后一步的内容，根据GPSDATADBF中的内容，将其转换为一个新的图层GPSSHP,并将其添加到当前数据框中。添加GPSDATADBF执行菜单命令,在出现的菜单中指定坐标系统为地理坐标GCS_WGS1984,X坐标指定为经度（E），Y坐标指定为纬度（N）在TOC面板中“显示”视图下，右键选择图层“GPSDATA事件”，从右键菜单中执行“数据”“导出数据”，将其导出成为一个新的SHAPE文件名称为GPSSHP将GPSSHP添加到当前的数据框中这里显示的数据就是第1个小组在野外用GPS获取的控制点，每个控制点在纸质地图上都有一个唯一的记号。3在TOC中右键选择图层YNKMJPG，在出现的菜单中点击“缩放到图层”，并将其放大到某一尺度下（4）对比第一组同学在进行GPS数据采集时所使用的纸质地图，在地图显示区中找到第1个控制点。点击“影像配准”工具栏上的控制点选择工具，在扫描地图中，采集第1个GPS控制点的位置，点击。（5）在TOC中右键选择图层GPS，在出现的菜单中点击“缩放到图层”，并将其放大到某一尺度下,并移动地图，可以方便地找到第1个控制点（6）在地图显示区中，我们可以看到第1组同学在野外采集的GPS控制点，找到与扫描地图中对应的那个GPS控制点，点击鼠标。（7）通过以上操作我们已经完成了第1个控制点的选择。以类似的方法，添加至少4个控制点。（8）如果操作正确，在完成以上操作后，扫描地图就被配准到了GCS_WGS_1984地理坐标系下。当鼠标在地图显示区移动时，在ARCMAP状态栏上就会显示当前位置在GCS_WGS_1984坐标系下的经纬度坐标。在添加所有控制点，并检查RMS后，可使用下拉菜单“地理参考”中的“矫正”命令对栅格地图重采样。转换方法使用“二次多项式”。加载重采样后的栅格地图，并将原始的扫描地图从数据模框中删除。（9）在ARCCATALOG中新建一个要素类，可命名为SCHOOLS，（要素类型为点要素将用于从扫描图中提取各个学校的位置，添加所需要的字段用于存储学校的名称，坐标系统设置为WGS_1984地理坐标系与GPS野外数据相同）（10）将SCHOOLS图层添加到当前数据框中。（11）在TOC面板中，右键选择“图层”，在出现的菜单中，点击“属性”，设定数据框的坐标系为GCS_WGS_198412打开“编辑器”工具栏，在“编辑器”下拉菜单中执行“开始编辑”命令，选择要编辑的图层SCHOOLS，确认“编辑器”工具栏中，任务为新建要素，目标为SCHOOLS。（13）将地图放大到合适的比例下，在“编辑器”中选中“草图”工具，在地图中找到图例为的要素，在其所在位置，点击鼠标，分层提取昆明市的各高校位置数据文（点要素）。打开属性表，修改要素属性，比如输入学校的名称。（14）完成编辑后，停止编辑，并将修改结果保存到要素类SCHOOLS中。四、实验报告及要求做出书面报告，包括原理、过程和结果。具体内容如下1总结屏幕跟踪数字化过程的基本步骤及每一步骤的必要性。2分析数字化过程中误差的来源及减小误差的相关方法。3为什么要对配准后的数据进行重采样实验四、空间数据处理一、实验目的1掌握空间数据处理（融合、拼接、剪切、交叉、合并）的基本方法，原理。领会其用途。2掌握地图投影变换的基本原理与方法。3熟悉ARCGIS中投影的应用及投影变换的方法、技术4了解地图投影及其变换在实际中的应用。二、实验准备预备知识ARCTOOLBOX是ARCGISDESKTOP中的一个软件模块。内嵌在ARCCATALOG和ARCMAP中，在ARCVIEW、ARCEDITOR和ARCINFO中都可以使用。ARCTOOLBOX具有许多复杂的空间处理功能，包括的工具有数据管理数据转换COVERAGE的处理矢量分析地理编码统计分析空间间数据处理是基于已有数据派生新数据的一种方法。是通过空间分析方法来实现的。是基于矢量数据进行的，包括如下几种常用的操作融合，剪切，拼接，合并（并集），相交（交集）。地理坐标系（GEOGRPAHICCOORDINATESYSTEM）地理坐标系使用基于经纬度坐标的坐标系统描述地球上某一点所处的位置。某一个地理坐标系是基于一个基准面来定义的。基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此每个国家或地区均有各自的基准面。椭球体长半轴A（米）短半轴B（米）KRASSOVSKY（北京54采用）637824563568630188IAG75（西安80采用）637814063567552882WGS84637813763567523142在ARCGIS中基于这三个椭球，建立了我国常用的三个基准面和地理坐标系GCS_WGS1984基于WGS84基准面GCS_BEIJING1954基于北京1954基准面GCS_XIAN1980基于西安1980基准面投影坐标系（PROJECTEDCOORDINATESYSTEMS）投影坐标系使用基于X,Y值的坐标系统来描述地球上某个点所处的位置。这个坐标系是从地球的近似椭球体投影得到的，它对应于某个地理坐标系。投影坐标系由以下参数确定地理坐标系（由基准面确定，比如北京54、西安80、WGS84）投影方法（比如高斯克吕格、LAMBERT投影、MERCATOR投影）在ARCGIS中提供了几十种常用的投影方法北京1954投影坐标系和西安1980坐标系都是应用高斯克吕格投影，只是基准面、椭球、大地原点不同。地理变换地理变换是一种在地理坐标系（基准面）间转换数据的方法，当将矢量数据从一个坐标系统变换到另一个坐标系统下时，如果矢量数据的变换涉及基准面的改变时，需要通过地理变换来实现地理变换或基准面平移。主要的地理变换方法有三参数和七参数法。投影变换当系统所使用的数据是来自不同地图投影的图幅时，需要将一种投影的地理数据转换成另一种投影的地理数据，这就需要进行地图投影变换。实验数据云南县界SHPCLIPSHP西双版纳森林覆盖SHP西双版纳县界SHP三、实验内容及步骤空间数据处理步骤将所需要的数据下载后，解压到EGISDATA,设定工作区在ARCMAP中执行菜单命令，在“空间处理”选项页里，点击“环境变量”按钮，在环境变量对话框中的常规设置选项中，设定“临时工作空间”为EGISDATA第1步裁剪要素在ARCMAP中，添数据GISDATA云南县界SHP，添加数据GISDATACLIPSHP（CLIP中有四个要素）激活CLIP图层。选中CLIP图层中的一个要素，注意确保不要选中“云南县界”中的要素点击打开ARCTOOLBOX，指定输出要素类路径及名称，这里请命名为“云南县界_CLIP1”指定输入类云南县界指定剪切要素CLIP（必须是多边形要素）依次选中CLIP主题中其它三个要素，重复以上的操作步骤，完成操作后将得到共四个图层（“云南县界_CLIP1”,“云南县界_CLIP2”，“云南县界_CLIP3”，“云南县界_CLIP4”）。第2步拼接图层在ARCMAP中新建地图文档，加载你在剪切要素操作中得到的四个图层点击打开ARCTOOLBOX在ARCTOOLBOX中执行“追加”命令输出要素设定为云南县界_CLIP1,输入要素依次添加其它三个图层右键点击图层“云南县界_CLIP1”，在出现的右键菜单中执行“数据”导出数据”指定导入数据的路径和名称YNOKSHP通过以上操作我们就完成了将4个图层拼接为一个图层的处理。新建一地图文档，加载数据YNOKSHP，查看图层及打开其属性表看看与“云南县界”中的属性表有何区别。第3步要素融合在拼接图层的基础上继续执行“融合”命令输入要素指定为YNOK融合字段选择为“所属州”，将根据这个字段的值对要素进行融合，YNOK图层中“所属州”相同的要素将合并成一个要素以上操作，根据指定字段的值，对现有图层中的要素进行融合，产生新的图层YNOK_DISSOVLE,打开并查看其属性表类似地，重复以上过程，并将融合字段指定为CHINESE，看看结果有何不同第4步图层合并在ARCMAP中新建一个地图文档，加载数据GISDATA西双版纳森林覆盖SHP和GISDATA西双版纳县界SHP调整图层顺序，将西双版纳县界置于下方打开ARCTOOLBOX，在ARCTOOLBOX执行“联合”命令在联合对话框中输入要素依次添加“西双版纳森林覆盖”“西双版纳县界”两个图层输出要素类设置为UNIONSHP查看输出要素类UNION的的属性表，并检查属性“TYPE”，其中为“Y”的表示有植被覆盖的区域，右键点击图层UNION,修改属性符号（设置为唯一值图例，字段设置为TYPE）思考题勐海县的总面积是多少平方公里其中有森林覆盖的区域面积是多少没有森林覆盖的区域面积是多少第5步图层相交在图层合并练习的基础继续在ARCTOOLBOX中，执行“相交”命令在“相交对话框”中输入要素依次添加“西双版纳森林覆盖”“西双版纳县界”两个图层输出要素类设置为INTERSECTSHP查看输出要素类INTERSECT，并与“西双版纳森林覆盖”及“图层合并”操作所得结果“UNION”进行比较，并进一步思考这类操作适合求解哪一些现实问题。定义地图投影第6步定义投影（1）在ARCMAP中新建地图文档，添加第4步成生成的图层UNIONSHP（2）在TOC中，右键点击图层“UNION”，查看属性,在属性对话框中，点击“源”选项页，查看这图层是什么坐标系（3）打开ARCTOOLBOX，执行命令“定义投影”命令在定义投影对话框中，选择要素类UNION，点击坐标系输入框右边的按钮，在出现的“空间参考属性”对话框中，选择一个地理坐标系，GCS_BEJING_1954（注意前提是我们已知道图层UNION是使用北京1954地理坐标系）点击“选择按钮”，从预定义的坐标系中选择（坐标系统GEOGRAPHICCOORDINATESYSTEMSASIABEIJING1954PRJ）（4）在TOC中，右键点击图层“UNION”，查看属性,在属性对话框中，点击“源”选项页，查看这个图层的坐标系是否已经被指定为“北京1954地理坐标系”第7步投影变换地理坐标系北京1954坐标系转换西安80坐标系（1）在第6步的基础上进行（2）打开ARCTOOLBOX，执行命令“定义投影”命令（3）在“投影”对话框中，依次设定输入要素类为UNION，输出要素类为UNION_PRJ_BJ54SHP,输出坐标系选择为“BEJING_1954_GK_ZONE_17N”从预定义的坐标系中选择（坐标系统PROJECTEDCOORDINATESYSTEMSGAUSSKRUGERBEIJING1954BEIJING1954GKZONE17NPRJ）（4）确定后，完成由地理坐标系GCS_BEJING_1954到投影坐标系BEJING_1954_GK_ZONE_17N的变换。（5）请参照以上过程，完成由投影坐标系BEJING_1954_GK_ZONE_17N到投影坐标系四、实验报告要求回答第4步中的问题没有森林覆盖的区域面积是多少说明原理并给出结果。提示面积单